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우장춘 프로젝트’에 최초 선정된 건국대학교 金珍會 교수“복제 돼지를 이용한 환자맞춤형 장기(臟器)이식이 실현되는 그 날을 위해!”

   
2010년 10월 25일, 농촌진흥청은 건국대 동물생명과학대학 김진회(54) 교수를 ‘우장춘 연구프로젝트’ 기획과제의 연구 책임연구자로 최종 선정하였다.
‘우장춘 프로젝트’는 故우장춘 박사의 뛰어난 농업 원천기술 개발과 실용화 정신을 이어받기 위해 농촌진흥청이 추진하는 것으로 대한민국 국격에 맞는 세계적 학술성과 도출이 목표로 수립되어 2020년까지 10년간 총 399억 원이 투입되는 농업계 대규모 프로젝트이다.
김진회 교수팀은 복제 돼지를 이용한 바이오 장기(臟器) 이식연구로 우장춘 프로젝트의 기획과제로 선정된 연구는 돼지에서 다중유전자 적중기술을 이용한 환자 맞춤형 장기를 생산하는 연구로 5년간 총 연구비 51억5,000여 만원이 지원된다. 사업기간은 2010년 11월부터 2015년 11월까지이며, 참여연구진은 미주리대, 한국생명공학연구원, 전남대, 축산과학원의 총 5개 기관으로 구성되어 있다.
생명공학의 메카로 불리는 건국대학교, 그 한 가운데 있는 김진회 교수의 연구실을 방문해서 이종장기이식에 대한 연구방향과 앞으로의 전망에 대하여 들어보았다.


‘생명공학의 메카’, 건국대학교 축산대학
   
건국대학교 축산대학은 “대학의 유산 선정 위원회(이배용 국가브랜드위원회 위원장)”가 선정한 국내 5대 ‘대학의 유산’으로 선정될 만큼 전통을 지닌 생명공학의 메카이다.
1982년 정길생 교수(現한림원 원장)가 수정란 이식에 의해 우리나라에서 젖소를 처음 생산함으로써 우리나라 바이오테크놀로지(BT)의 기폭제가 된 이래, 故이경광 박사에 의해 슈퍼생쥐 생산, 젖소의 우유에서 락토페린을 생산하는 형질전환 젖소개발, 장원경 박사(국립축산과학원 원장)에 의한 돼지 우유에서 고가의 의료약품 ‘조혈촉진인자’인 에리스로포이에틴 단백질을 생산하는 돼지의 개발, 심호섭(단국대), 김진회(건국대) 교수 등에 의한 장기이식이 가능한 ‘지노’ 생산 등 먹거리로서의 축산에서 최첨단 의료동물의 개발에 이르기까지 다양한 분야에서 눈부신 활약을 펼치고 있다.
또한 건국대학교는 반경 500m 내에 동물생명과학대학, 생명환경대학, 수의대학, 의생명대학원, 병원이 분포해 있어 생명과학연구의 수월성과 협력성이 보장된 인프라을 구축하고 있다. 이러한 인프라는 다시 “생명과학 대 대학”이라는 새로운 시스템을 구축하고 있어, 연구의 장비는 물론 연구진의 교류가 원활하다. 이외에도 건국대학에는 7성급 호텔 수준에 가까운 무균돼지 시설이 있어 이종간 장기 이식에 관한 연구를 수행할 수 있는 거의 유일한 대학이다.


사람에게 장기이식에 가장 적합한 동물 돼지, 서로 다른 면역체계 해결을 위해 유전자 조작

   
이종간 장기 이식은 일반인에게는 생소한 분야일 수 있다. 그러나 BC 1000년경 중국의 유명한 의사인 화타와 AD 1600년경 유럽의 전쟁터에서 뼈가 부러진 환자에게 개의 뼈을 이식하였다는 속설로부터 유래한다. 많은 사람들이 인간에게 이식이 적합한 동물로 붉은털 원숭이나 침팬지를 꼽고 있지만, 사람에게 장기이식하기 가장 적합한 동물은 인간과 진화를 같이한 돼지가 가장 적합하다. 그러나 문제점은 돼지와 인간이 갖는 면역체계가 다르다는 것과 돼지가 갖는 바이러스가 사람에게 전염 가능하다는 것이다. 이러한 문제점은 무균돼지 시설을 이용하는 것과 면역체계와 관련된 유전자를 조작하는 것이다.


인간과 비슷한 크기의 장기를 보유한 돼지, 생리적 유사성과 다산성으로 대량공급 가능

   
복제 돼지의 장기를 이용한 이식의 장점으로는 돼지는 인간과 비슷한 크기의 장기를 지니고 있으며 생리적 특성에서도 유사점이 많다. 또한 돼지는 다산성으로 연간 어미 1두가 20마리 이상의 새끼돼지를 생산할 수 있어 이식용 장기의 대량공급이 가능하고, 유전공학 기법으로 형질이 전환된 복제 돼지의 대량 생산이 가능하여 장기 공급 물량에 제한을 받지 않는다는 것이다. 따라서 재이식은 물론 고령층 등 순위도에서 밀려있던 환자 층에도 공급의 제한이 없어지고, 이식대기 시간 없이 즉시 수술이 가능하며, 뇌사자 이식과는 달리 미리 준비ㆍ계획된 이식 수술을 받을 수 있다는 것이다. 특히 유전자 조작 등을 통한 환자 맞춤형 돼지의 생산이 가능하므로 환자에 이식 적합한 장기를 미리 준비할 수 있다는 장점이 있다.
바이오 이종장기 시장은 2002년 6.1억 달러에서 2,000억 달러(2012년 예상)로 매년 78.5% 증가하고 있어, 가까운 미래에 현재 시행되고 있는 인공장기나 생체적합재료 시장을 상회할 전망이다. 이종간 장기이식은 현재 단순히 종간의 이식으로는 면역 거부반응을 극복할 수 없다는 연구 결과에 의하여 많은 연구진이 초급성, 급성 등 면역거부와 관련된 연구를 유전자 조작 측면에서 시도하고 있는 중이다. 바이오 이종장기와 관련한 연구로 국내에서는 2002년 김진회 교수에 의해 국내 최초로 복제돼지를 생산한 이후, 2007년 보체 생성을 억제할 수 있는 형질전환 돼지 생산, 2008년 사람의 면역유전자 2개를 제어하는 돼지 생산, 2009년 5월 초급성 관여 Alpha Gal hetero K/O 미니 돼지 생산을 완료하였으며, 국외에서는 알파갈 제거 돼지의 심장을 바분원숭이에 이식하여 179일간 생명을 유지하였으며, 형질전환 돼지, GT 유전자적중 + DAF 형질전환 복제돼지를 각각 생산하였다.


향후 사람의 장기를 돼지에서 직접 배양후 이식 가능한 환자 맞춤형 바이오장기용 형질전환돼지 개발

   
이번 사업의 연구책임자인 김진회 교수는 “국내의 형질전환동물 복제 기술은 이미 세계 최고의 수준에 도달해 있으며, 유전자 조작, 세포 및 조직배양 등 관련 연구가 학계, 연구소 및 산업체 등을 중심으로 활발하게 진행 중입니다. 이번 연구 프로젝트에서는 Zinc Finger Nuclease라는 최신의 유전자 적중 기술을 이용, 사람에게 이식할 때 나타나는 초급성 및 급성 면역거부반응을 동시에 제거하고, 나아가 사람의 장기를 돼지에서 직접 배양후 적출하여 이식 가능한 환자 맞춤형 바이오장기용 형질전환돼지를 개발하는데 있습니다”고?밝혔다. 현재 이러한 연구결과의 일환으로 미국 미주리대의 Prather 교수와 공동으로 세계에서 처음으로 급성 면역 거절반응을 차단하는 CMAH 유전자가 소실된 knock-out 돼지를 개발하는데 성공하였다. 이 돼지와 초급성 거절 반응을 야기하지 못하도록 개발된 GalT knock-out 돼지와 교배하여 두 종류의 유전자가 결실된 돼지가 생산될 경우 상용화도 머지않은 장래에 이루어 질것이라고 김 교수는 전했다. 


환자맞춤형 장기 생산을 위한 장기이식용 돼지 생산에 범정부 차원의 지원 필요
마지막으로 김진회 교수는 “2000년 국립장기이식관리센터(KONOS)가 우리나라에 발족된 이후 2009년 현재 장기기증 희망자는 185,046명으로 증가 추세에 있으나, 2009년 이식 대기자는 12,532명임에 비하여 실제 장기 이식건수는 1,140명으로 전체 이식 대기자의 10% 내외만이 혜택을 받고 있습니다. 저희 팀이 최종적으로 꿈꾸는 희망은 이들 수요에 충족할 수 있는 충분한 양질의 장기를 제공할 수 있는 다중 유전자가 적중된 장기이식용 돼지 이중에서도 환자 본인에게 적합한 환자 맞춤형 장기를 생산하는데 있습니다. 그러나, 무균시설 운영비는 물론 이종간 이식 시설이 충분한 병원의 설립 등 아직도 갈 길이 멀다”며 이를 해결하기 위한 범정부 차원의 지원이 필요하다고 강조했다.

김신근 기자  pli0046@hanmail.net

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